JP2015151667A - 変化する衝撃吸収性を有するヘルメット - Google Patents

Abstract

【課題】ヘルメットの重さおよび／または剛性を増加させることなく頭部損傷を軽減させることができる改善されたヘルメットを提供する。
【解決手段】本体と、内面および外面を備えたアウターシェルと、複数の衝撃吸収体とを有し、衝撃吸収体はアウターシェルの内部に配置される。第１組の衝撃吸収体は第１衝撃吸収特性を有し、第２組の衝撃吸収体は第２衝撃吸収特性を有し、第２衝撃吸収特性は第１衝撃吸収特性とは異なっている。
【選択図】図２Ａ

Description

本願は、出典を明示することによってその内容全体を本願の開示内容の一部とする２０１４年５月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／９９１，４６３号の利益を主張する。

本発明はヘルメットに関し、より詳しくは、変化する衝撃吸収性を有するヘルメットに関する。

スポーツにおける頭部損傷はますます多くなっている。このような損傷の発生が増大する理由の一部は、ヘルメットが間違った安心感を与え、したがってフットボールのようなコンタクト（接触）スポーツにおいて攻撃的に使用されることにある。２つのヘルメットが同時に破壊すると全部の力の伝達が生じ、このため脳震盪を引き起こし、より重大な頭部損傷を招く。

また、現在使用されているヘルメットは重くて不快感を増長する。このような不快感により、間違った安心感が更に増長され、ヘルメットの重さと保護との間の誤った相関関係を生じさせる。

現在使用されているヘルメットは或る程度の衝撃吸収性を有する作りになっているが、このような衝撃吸収性は、衝撃力に応じて変化するものではない。

頭部損傷を軽減させる改善されたヘルメットに対する要望が存在している。ヘルメットの重さおよび／または剛性を増加させることなくこのような損傷軽減能力を付与することも有利であろう。

本発明は、従来技術の問題および欠点を解消する。１つの観点では、本発明は、本体と、内面および外面を備えたアウターシェルと、複数の衝撃吸収体とを有し、衝撃吸収体はアウターシェルの内部に配置される。少なくとも１つの衝撃吸収体は第１衝撃吸収特性を有し、少なくとも他の衝撃吸収体は第２衝撃吸収特性を有し、第２衝撃吸収特性は第１衝撃吸収特性とは異なっている。

好ましくは、少なくとも１つの衝撃吸収体は、第１衝撃吸収特性を有する第１組の衝撃吸収体を有し、少なくとも他の衝撃吸収体は、第２衝撃吸収特性を有する第２組の衝撃吸収体を有する。

いくつかの実施形態では、衝撃吸収体は圧縮性発泡材料からなる。いくつかの実施形態では、衝撃吸収体は空気ポケットを形成する空気セルからなる。空気セルには、力を減衰させ、圧力閾値を超えたときに圧力を解放する逃がし弁を設けることができる。いくつかの実施形態では、第１組の衝撃吸収体は第１高さを有し、第２組の衝撃吸収体は第２高さを有し、第１高さは第２高さより大きい。

いくつかの実施形態では、アウターシェルは本体に対して回転して、側方にエネルギを解放する。アウターシェルには、衝撃をヘルメットに偏向させる低摩擦の外面を設けることができる。

いくつかの実施形態では、第１衝撃吸収特性が第２衝撃吸収特性より小さい付勢閾値を与え、第１組および第２組の衝撃吸収体の付勢はヘルメットに加えられる衝撃力に応じて定められ、したがって種々の衝撃力に適応できる。いくつかの実施形態では、第１組の衝撃吸収体と第２組の衝撃吸収体との間で応力吸収勾配が異なっている。

ヘルメットには、第３組の衝撃吸収体を設けることができ、ヘルメットに加えられる衝撃力の大きさに応じて連続負荷を与えるように、第３組の衝撃吸収体の応力吸収勾配は、第１組の衝撃吸収体の応力吸収勾配および第２組の衝撃吸収体の応力吸収勾配とは異なる。

もう１つの観点によれば、本発明は、衝撃力によりヘルメットに加えられる力を拡散および分散させるヘルメットを提供する。ヘルメットは、本体と、アウターシェルと、該アウターシェルの内部に配置される複数の衝撃吸収部材とを有する。シェルの外面は低摩擦表面を有し、ヘルメットに加えられる力を、直接打撃ではなく逸らせることを補助して偏向させる。衝撃吸収部材は異なる衝撃吸収勾配を有し、衝撃力の強さに応じて連続負荷を与える。アウターシェルは本体に対して回転でき、直接打撃を最小にする。

いくつかの実施形態では、複数の衝撃吸収部材が、第１衝撃吸収特性を有する第１組の衝撃吸収体と、第２衝撃吸収特性を有する第２組の衝撃吸収体とを有し、第１組の衝撃吸収体および第２組の衝撃吸収体の付勢がヘルメットへの衝撃力に応じて定められるように、第１衝撃吸収特性は第２衝撃吸収特性より小さい付勢閾値を与える。

いくつかの実施形態では、衝撃吸収部材は、空気ポケットを形成する空気セルを有している。空気セルには、力を減衰させることができる逃がし弁を設けることができる。いくつかの実施形態では、衝撃吸収体は圧縮性発泡材料で構成される。いくつかの実施形態では、衝撃吸収部材は、第１高さを有する第１組の衝撃吸収体と、第２高さを有する第２組の衝撃吸収体とを有し、第１高さは第２高さより大きい。

もう１つの観点によれば、本発明は、ヘルメットに取付けることができる力偏向手段およびエネルギ拡散手段を有し、これらの手段は、第１衝撃吸収特性を有する第１組の衝撃吸収体および第２衝撃吸収特性を有する第２組の衝撃吸収体からなる。第１組の衝撃吸収体および第２組の衝撃吸収体の付勢がヘルメットへの衝撃力に応じて定められるように、第１衝撃吸収特性は第２衝撃吸収特性より小さい付勢閾値を与える。

いくつかの実施形態では、第１組および第２組の衝撃吸収体は圧縮性発砲材料からなる。いくつかの実施形態では、衝撃吸収体は、空気ポケットを形成する空気セルからなる。いくつかの実施形態では、第１組の衝撃吸収体は第１高さを有し、第２組の衝撃吸収体は第２高さを有し、第１高さは第２高さより大きい。いくつかの実施形態では、力偏向手段およびエネルギ拡散手段は、着脱可能にヘルメットに取付けることができる。

以下の添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。

硬いアウターシェルおよび柔らかいインナーパッドを備えた従来技術のヘルメットを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるヘルメットのインナー（内側）ライナの第１実施形態を示す正面図である。 図２Ａのインナーライナを示すべく一部を除去した本発明の第１実施形態のヘルメットを示す拡大正面図である。 図２Ｂのヘルメットを示す側面図である。 回転可能なアウターボディを備えた本発明によるヘルメットの他の実施形態を示す側面図であり、衝突前のヘルメットを示すものである。 ヘルメットの前方領域で衝突したときの図４Ａのアウターボディの回転を示す側面図である。 ヘルメットの後方領域で衝突したときの図４Ａのアウターボディの回転を示す側面図である。 均等サイズの衝撃吸収体を備えた本発明によるヘルメットのインナーライナの他の実施形態を示す正面図である。 高さの異なる衝撃吸収体を備えた本発明によるヘルメットのインナーライナの更に別の実施形態を示す正面図である。 ヘルメットに小さい衝撃力が加えられたときの効果を示す図５Ｂのインナーライナの正面図である。 ヘルメットに中程度の衝撃力が加えられたときの効果を示す図５Ｂのインナーライナの正面図である。 ヘルメットに大きい衝撃力が加えられたときの効果を示す図５Ｂのインナーライナの正面図である。 ヘルメット内に挿入可能なインナーライナを備えた本発明によるヘルメットの他の実施形態を示す斜視図である。 本発明によるインナーライナを備えたモーターサイクル用ヘルメットを示す斜視図である。 本発明によるインナーライナを備えた自転車用ヘルメットを示す斜視図である。 本発明によるインナーライナを備えた野球用ヘルメットを示す斜視図である。

図１は、従来技術によるフットボール用ヘルメットを示す。ヘルメット１０は、硬いアウターシェル１２と、該シェル１２の内部の軟らかいパッドとを有している。ヘルメット１０は比較的重く、脳損傷を軽減する試みでの頭部緩衝は、軟らかいパッドを頼りにしている。しかしながら、ヘルメットが重いため、ヘルメットの着用を煩わしいものとしかつ不快にしている。また、ヘルメットが重いことは、運動パフォーマンスにも悪影響を与える。

また、ヘルメット内部のパッドは、特に、重いヘルメットは着用者に間違った保護感覚を与えるため、頭部に十分な保護を与えない。この間違った保護感覚、しばしば、頭部により大きな損傷を与えることにつながる。なぜならば、着用者は相手に対する直接的な力としてヘルメットを使用し、直接的な衝撃をヘルメットに受けるように、ヘルメットが攻撃的に使用されるからである。

また、従来技術のヘルメットに設けることができるパッドの量は、ヘルメットのサイズにより制限される。なぜならば、厚いパッドを使用すると内部空間が一層狭くなり、更に大きくかつ煩わしいヘルメットになってしまうからである。また、このような付加的パッドおよびクッションを追加するならば、力の如何に係わらず全ての衝撃に対処できるのに十分なものとする必要がある。したがって、ヘルメットは、小さい衝撃力に対処する必要がなくても、ヘルメット全体に亘って厚いクッションを有するように設計する必要がある。また、もしもヘルメットが専ら最大衝撃力のためのみに設計されるならば、ヘルメットの剛性が大きくなって、使用者の頭部上で「ガタガタ揺れる」ものとなってしまうであろう。

本発明は、損傷防止の有効性を犠牲にすることのない軽量ヘルメットを有利に提供する。これは、ヘルメットを内張りする、高さの異なる衝撃吸収体（衝撃吸収部材）により達成される。また、いくつかの実施形態では、ヘルメットは、或る衝撃力を受けたときにアウターシェルがヘルメット本体に対してスピンして、衝撃力を更に分散させるように設計されている。

ここで図面（幾つかの図面を通して、同様なコンポーネンツは同じ参照番号で示されている）を参照すると、図２Ａ〜図３には、本発明のヘルメットの第１実施形態が示されている。ヘルメットは、その全体が参照番号２０で示されかつ慣用のフェースガード２２を有している。ヘルメット２０の内側には、本発明の衝撃吸収特徴を形成するインナーライナ３０が設けられている。インナーライナ３０は、アウターシェル２４の内面に取付けられる上面３２と、衝撃吸収体４０が取付けられる下面３４とを有している。

図２Ａ〜図３の実施形態における衝撃吸収体４０は、加えられる力を受入れかつ分散させるのに十分な可撓性および剛性を有する圧縮性発泡材料で形成されている。衝撃吸収体４０は、高さおよび圧縮性を変えることができ、したがって、異なる作用閾値を有する異なる衝撃吸収特性を得ることができる。図２Ａ〜図３の実施形態では、３つのサイズの衝撃吸収体が設けられ、最小高さｈ１の衝撃吸収体４０ａは第１衝撃吸収特性を有し、最大高さｈ３の衝撃吸収体４０ｃは第２衝撃吸収特性を有し、中間高さｈ２の衝撃吸収体４０ｂは第３衝撃吸収特性を有している。高さｈ２は、高さｈ１より大きくかつ高さｈ３より小さい。衝撃吸収体４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、総称して衝撃吸収体４０と呼ぶことにする。図面の明瞭化のため、全図面に亘って、衝撃吸収体４０ａ、４０ｂ、４０ｃの幾つかのみが示されている。高さの異なる４つ以上の衝撃吸収体を設けることもできることは理解されよう。高さの異なる２つのみの衝撃吸収体を設けることを考えることもできる。いずれにせよ、ライナは、少なくとも１つの衝撃吸収体、好ましくは第１衝撃吸収特性を有する第１組の衝撃吸収体と、少なくとも１つの他の衝撃吸収体、好ましくは第１衝撃吸収特性とは異なる第２衝撃吸収特性を有する第２組の衝撃吸収体とを有する。また、衝撃吸収体４０は、図２Ａ〜図３に示した交互のパターンとは異なるパターンまたはグルーピングで構成できる。前述のように、衝撃吸収体４０は、十分な衝撃力を受けたときに圧縮される圧縮性発砲材料で形成できる。しかしながら、他のクッション材料を考えることもできる。

図５Ｂに示す代替実施形態では、インナーライナ４８の衝撃吸収体５０は、最小高さｇ１の衝撃吸収体５０ａと、最大高さｇ３の衝撃吸収体５０ｃと、高さｇ１より大きくかつ高さｇ３より小さい中間高さｇ２の衝撃吸収体５０ｂとからなる。衝撃吸収体５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、総称して衝撃吸収体５０と呼ぶことにする。図面の明瞭化のため、図５Ｂには衝撃吸収体５０ａ、５０ｂ、５０ｃの幾つかのみが示されている。この実施形態では、衝撃吸収体は、図２Ａに示したような発泡体材料ではなく空気セルからなり、空気セルには逃がし弁を設けることができる。図５Ａの衝撃吸収特徴は、他の全ての点で図２Ａの衝撃吸収特徴と同じであり、図２Ｂに示したヘルメットと同様なヘルメットに使用される。理解されようが、図２Ａの実施形態に関して前述したように、交互パターンで配置された、高さの異なる３つの衝撃吸収体の組を示したが、高さの異なる衝撃吸収体の異なる数の組および／または異なるパターンを考えることもできる。

図６〜図８には、異なる大きさの力がヘルメットに衝突したときに生じる事象が示されている。図６〜図８には図５Ｂのインナーライナ４８が示されているが、図２Ａのインナーライナ３０も図６〜図８に示したインナーライナと同じ態様で機能しかつ反応する。高さの異なる衝撃吸収体５０（衝撃吸収体４０と同様）は異なる応力吸収勾配、したがって異なる付勢閾値を有し、かつ衝撃力の強さに応じて連続的な負荷を受ける。したがって、図６に示すように比較的小さい衝撃力がヘルメットに加えられる場合には、少数の衝撃吸収体のみ、すなわち最も可撓性が大きくかつ最も付勢閾値が小さい衝撃吸収体５０ｃのみが付勢される。図７に示すように、より大きな衝撃力がヘルメットに加えられる場合には、最大高さの衝撃吸収体５０ｃおよび中間高さの衝撃吸収体５０ｂの両方が影響を受けかつ付勢される。図８に示すように、更に大きい衝撃力が加えられる場合には、衝撃吸収体５０ａ、すなわち最小高さ、最小の可撓性および最大の付勢閾値を有する衝撃吸収体５０ａもまた付勢される。すなわち、この衝撃力を吸収しかつ分散させるため、全てのサイズの吸収体５０が付勢される。このように構成すれば、衝撃力を吸収するのに必要な衝撃吸収体のみが付勢されることになり、一連の小さい衝撃吸収体は、さもなくば、必要とされる以上にヘルメット内で場所を取らずかつヘルメットの重さを軽減させることができる。衝撃吸収体４０も、衝撃吸収体５０と同様に、すなわち衝撃力に応じて付勢されることに留意されたい。

図６〜図８には、多数または全ての衝撃吸収体５０が衝撃を受けているところが示されているが、衝撃に応じて、衝撃吸収体５０ａ、５０ｂ、５０ｃのうちの或るものだけが影響を受けることは理解されよう。例えば或る場合には、衝撃を受けた領域内の衝撃吸収体のみが影響を受けかつ付勢される。十分に大きい衝撃を受けたときは、ライナ４８の全ての衝撃吸収体が影響を受けかつ付勢されるようにすることもできる。このことは、ライナ３０および衝撃吸収体４０並びに他の衝撃吸収体、例えば後述の衝撃吸収体６０、７０にも適用できる。

図５Ａの実施形態では、インナーライナ６１の衝撃吸収体６０は同じ高さを有するが、異なる材料を用いることにより、衝撃吸収性を変化させている。図５Ａの実施形態は、材料の軽さを変えることにより、前述の実施形態におけるようにコンパクトにできるという同じ長所を達成できる。この実施形態は、衝撃吸収性を変化させることによる長所を有しており、比較的小さい衝撃力が加えられたときには一部の衝撃吸収要素（すなわち、最大の可撓性および圧縮性を有する衝撃吸収体）が付勢され、より大きい力が加えられるとより多くの衝撃吸収体（より小さい可撓性および圧縮性を有する衝撃吸収体を含む）が付勢される。このような変化する衝撃吸収性は、図２Ａおよび図５Ｂの実施形態と同様なパターンを用いて達成でき、異なる衝撃吸収特性を有する３組の衝撃吸収体、例えば、第１の可撓性および圧縮性を有する第１組と、異なる可撓性および圧縮性（例えばより小さい可撓性および圧縮性）を有する第２組と、更に異なる可撓性および圧縮性（例えば更に小さい可撓性および圧縮性）を有する第３組とを交互のパターンで配置する。前述の実施形態におけるように、異なる衝撃吸収体の組数を異ならせること、および異なる衝撃吸収体の配置パターンを異ならせることも考えられる。

いくつかの実施形態では、本願に開示する種々の実施形態の衝撃吸収体として発泡体のような材料を使用できる。或いは、衝撃吸収体として流体を使用し、頭部への衝撃効果を低減させるため、圧力が圧力閾値を超えたときに圧力を解放する逃がし弁を設けることができる。逃がし弁は力を減衰できかつ変化する衝撃吸収特性を有する衝撃吸収体を得るべく異なる閾値で圧力を解放させる。他の実施形態では、或る衝撃吸収体に発泡体のような圧縮性表面を設けることができ、他の衝撃吸収体には流体を使用して逃がし弁を設けることができる。

したがって、本発明による衝撃吸収体は、種々の形状、種々の高さおよび／または種々の材料を用いて種々の力に適合させ、種々の保護を行うことができる。衝撃吸収体は、交互に配置するか、種々のパターンで一緒にグループ化することができる。衝撃吸収体は、変化する衝撃吸収特性を有する２つ以上の組に配置し、均一または不均一に分布させることができる。各組の衝撃吸収体の数は同数でもよいし、各組で異ならせることもできる。

上記衝撃吸収特徴を有するインナーライナは、例えばヘルメット２０に取付けられる着脱不可能なコンポーネントとして提供できる。或いは、図９の実施形態に示すように、衝撃吸収体７０を備えたインナーライナ７１を、慣用ヘルメット８０内に挿入可能な別コンポーネントとして作り、これを例えば接着、クリップ止めまたは他の既知の種々の方法によりヘルメットに取付けることもできる。図９に示すライナ７１は図２Ａの衝撃吸収体を有するが、本願に開示の他の衝撃吸収体、例えば衝撃吸収体５０または６０を備えた他のライナを着脱可能なインナーライナとして提供できる。

本発明のいくつかの実施形態におけるヘルメットのアウターシェルは、ヘルメット本体に対して回転可能に構成できる。この構成は、直接打撃を最小にすべく、力を偏向させることを補助する。これは例えば図４Ｂおよび図４Ｃに示されており、図４Ｂには、方向矢印により示す前方衝撃力によってアウターボディ８４がインナーライナ８６に対して回転されたところが示され、図４Ｃには、後方衝撃力が加えられたときのアウターボディ８４の回転が示されている。本願に開示の他の実施形態のヘルメット（衝撃吸収体と組合わされたヘルメット）のアウターシェルも、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように回転できるようにヘルメット本体に対して回転可能に取付けることができる。

いくつかの実施形態では、上記いずれかのヘルメットの外表面に低摩擦コーティングまたは低摩擦層を設けることにより低摩擦外表面にするか、滑り易さを増強した外表面にして、直接打撃を逸らせまたは偏向させる補助をするように構成できる。すなわち、低摩擦外表面は、ヘルメットに加えられる力を偏向させる。

他のスポーツおよび他の用途のヘルメットを考えることもできる。図１０Ａ〜図１０Ｃには、永久的に取付けられるものであるか、図９に示す着脱可能なものであるかを問わず本発明のインナーライナおよび衝撃吸収体のいずれかを備えた種々のヘルメットの例が示されている。図１０Ａはモーターサイクル用ヘルメット１００を示し、図１０Ｂは自転車用ヘルメット１１０を示し、図１０Ｃは野球バッターのヘルメット１３０を示す。例えばラクロス用ヘルメットおよびフィールドホッケー用ヘルメットを含む他のヘルメットを考えることもできる。

上記説明は多くの具体的構成を含んでいるが、これらの具体例は本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではなく、本発明の好ましい実施形態の単なる例示であると解釈すべきである。当業者ならば、特許請求の範囲の記載により定められた範囲および精神内にある他の多くの可能な変更を考え得るであろう。

２０ ヘルメット
２４ アウターシェル
３０、７１ インナーライナ
４０、５０、６０、７０ 衝撃吸収体
４０ａ、５０ａ 最小高さの衝撃吸収体
４０ｂ、５０ｂ 中間高さの衝撃吸収体
４０ｃ、５０ｃ 最高高さの衝撃吸収体
４８、８６ インナーライナ
８４ アウターボディ
１００ モーターサイクル用ヘルメット
１１０ 自転車用ヘルメット
１３０ 野球バッターのヘルメット

Claims (13)

1. 本体と、内面および外面を備えたアウターシェルと、複数の衝撃吸収体とを有し、衝撃吸収体はアウターシェルの内部に配置され、複数の衝撃吸収体は、第１衝撃吸収特性を有する少なくとも第１衝撃吸収体と、第２衝撃吸収特性を有する少なくとも第２衝撃吸収体とを有し、第２衝撃吸収特性は第１衝撃吸収特性とは異なっていることを特徴とするヘルメット。
2. 前記少なくとも第１衝撃吸収体は、第１衝撃吸収特性を有する第１組の衝撃吸収体を有し、少なくとも１つの第２衝撃吸収体は、第２衝撃吸収特性を有する第２組の衝撃吸収体を有することを特徴とする請求項１記載のヘルメット。
3. 前記衝撃吸収体は、空気ポケットを形成する空気セルからなることを特徴とする請求項２記載のヘルメット。
4. 前記空気セルは逃がし弁を有し、逃がし弁は圧力閾値を超えたときに圧力を解放し、第１組の衝撃吸収体の逃がし弁は、第２組の逃がし弁とは異なる圧力閾値を有することを特徴とする請求項３記載のヘルメット。
5. 前記第１組の衝撃吸収体は第１高さを有し、第２組の衝撃吸収体は第２高さを有し、第１高さは第２高さより大きいことを特徴とする請求項２記載のヘルメット。
6. 前記アウターシェルは本体に対して回転して、直接打撃を最小にする側にエネルギを解放することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のヘルメット。
7. 前記アウターシェルの外面は、衝撃をヘルメットに偏向させる低摩擦面を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のヘルメット。
8. 前記第１衝撃吸収特性は第２衝撃吸収特性より小さい付勢閾値を与え、第１組および第２組の衝撃吸収体の付勢はヘルメットに加えられる衝撃力に応じて定められることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項記載のヘルメット。
9. 前記第１組の衝撃吸収体の第１応力吸収勾配は、第２組の衝撃吸収体の第２応力吸収勾配とは異なることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項記載のヘルメット。
10. 第３組の衝撃吸収体を更に有し、ヘルメットに加えられる衝撃力の大きさに応じて連続負荷を与えるように、第３組の衝撃吸収体の応力吸収勾配は、第１組の衝撃吸収体の第１応力吸収勾配および第２組の衝撃吸収体の第２応力吸収勾配とは異なることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項記載のヘルメット。
11. 前記第１組および第２組の衝撃吸収体は、圧縮性発砲材料からなることを特徴とする請求項２または５〜１０のいずれか１項記載のヘルメット。
12. 前記衝撃吸収体はインナーライナ上に配置され、インナーライナはヘルメットに取付けることができることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載のヘルメット。
13. 前記インナーライナは、着脱可能にヘルメットに取付けることができることを特徴とする請求項１２記載のヘルメット。

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